5、详细计算
本次计算假定(30+45+30)m梁0号块一次浇筑完成,计算采用容许应力法,荷载的计算只取荷载的标准值,不考虑荷载分项系数。
托架结构形式如下图所示:
5.1、箱梁底模验算
本施工方案箱梁底模采用一类一等品厚度15mm竹胶板,底模竹胶板下方横向均设置10cm×10cm方木,间距15cm。
由于根部腹板板为箱梁自重最大处(箱梁根部截面最大高度3.31m),因此仅对腹板处进行底模板受力验算。
现取1m板宽进行计算,由于模板的连续性,在均匀荷载的作用下,计算时按5跨等跨连续梁计算{《路桥施工计算手册》P765页,[附表2-11五跨等跨连续梁内力和挠度系数]}
5.1.1、强度验算
竹胶板受力计算简图
1)截面特性:
A=b×h=1×0.015=0.015m2
W=bh2/6=1×0.0152÷6=5.4×10-5m3=3.75×104mm3
I=bh3/12=1.0×0.0153÷12=4.9×10-7m4=2.8×105mm4
2)荷载组合:
q=(26×3.31+0.018×9)×1+(2+2.5)×1=90.7kN/m.
3)内力计算:
支点B负弯矩最大
M支=-0.105ql2
=-0.105×90.7×0.152=-0.21KN.m
σmax=M支/W=-0.21×106÷(3.75×104)=-5.7Mpa<[σw]=27MPa
满足要求。
5.1.2、刚度验算:
(1)荷载组合:
q=26×3.31×1+0.018×9×1=86.2kN/m
(2)挠度计算:
由《路桥施工计算手册》P765页附表2-11,五跨等跨连续梁内力和挠度系数可知:
挠度最大在第一跨,计算跨度15cm。
fmax=0.664ql4/100EI
=0.664×86.2×103×0.154÷(100×6×103×106×2.8×10-7)
=0.2mm<[f]=150/400=0.38m
所以刚度满足要求。
5.2、横向方木承载力验算
5.2.1、强度验算
取腹板处最不利荷载计算,腹板处横向方木采用10×10cm方木,其纵向间距为15cm,横向跨度为30cm,截面惯性矩,作用于方木上的线荷载
q=(26×3.31+0.018×9)×0.15+(2+2.5)×0.15=13.6kN/m.
跨中弯矩=13.6×0.3×0.3/8=0.15kN*m.
则=0.9MPa<[σw]=11Mpa,满足要求。
5.2.2、刚度验算
1)荷载组合
q=(26×3.31+0.018×9)×0.15=13kN/m
2)挠度计算
满足要求。
5.3、纵向方木承载力验算
5.3.1、强度验算
取腹板处最不利荷载计算,腹板处纵向方木采用10×10cm方木,其横向间距为30cm,纵向跨度为60cm,截面惯性矩,作用于方木上的线荷载
q=(26×3.31+0.018×9)×0.3+(2+2.5)×0.3=27.2kN/m.
跨中弯矩=27.2×0.6×0.6/8=1.2kN*m.
则=7.2MPa<[σw]=11Mpa,满足要求。
5.3.2、刚度验算
1)荷载组合
q=(26×3.31+0.018×9)×0.3=26.3kN/m
2)挠度计算
满足要求。
5.4、碗扣支架验算
5.4.1荷载计算
1)恒载:
①砼荷载
取腹板最不利荷载计算,箱梁腹板处支架水平间距为60×30cm,腹板高度为3.31m。
则单根钢管所受荷载g1=26×3.31×0.6×0.3=15.5(kN/根)。
②模板、方木自重(合计取0.5KPa)
g2=0.5×0.3×0.6=0.1(kN/根)。
③立杆自重(按最大高度2m计,采用φ48×3.5mm,单位重量3.8kg/m)
g3=0.038×2=0.1kN/根)。
④横杆自重(步距为60cm,共计3排)
g4=0.038×3×(0.3+0.6)=0.1(kN/根)。
2)腹板处活载:
施工人员和施工机具行走荷载:
1.5kN/m2,振捣砼产生的荷载:
2kN/m2。
q=(1.5+2)×0.3×0.6=0.6(kN/根)
3)风荷载计算
根据《铁路混凝土梁支架法现浇施工技术规程》(TB10110-2011),wk=0.7μZμSw0
wk:
风荷载标准值(KN/m2)。
μZ:
风压高度变化系数,可查《建筑施工碗扣式钢管脚手架安全技术规范》附录D或《建筑结构荷载规范》(GB50009-2001)表7.2.1风压高度变化系数,地表类型为海岸A类,高度为20m,得μZ=1.63。
μS:
风荷载体型系数,查《建筑结构荷载规范》表7.3.1风荷载整体体型系数得μS=1.2。
w0:
各地基本风压(KN/m2),查《建筑结构荷载规范》,广州地区五十年一遇风压基本值为0.5。
依据以上对风荷载计算
ωk=0.7μzμsω0=0.7×1.63×1.2×0.5=0.7kN/m2
风荷载对立杆产生弯矩按下式计算:
式中:
Mw——单肢立杆弯矩(KN·m);
Lx——立杆纵矩(m);
Wk——风荷载标准值(kN/m2);
l0——立杆计算长度(m)。
则
5.4.2支架稳定性验算荷载效应组合
①单根钢管轴力N1=15.5+0.1+0.1+0.1+0.6=16.4kN。
②单根钢管弯矩M=0.03KNm。
5.4.3、无风荷载时,单肢立杆稳定性验算
由于=600/15.8=38,按a类截面查表得=0.946
35.4MPa
满足要求。
5.4.4、组合风荷载时单肢立杆承载力计算:
立杆压弯强度计算:
式中:
W——立杆截面模量;
带入数据有
=40.7MPa
满足要求。
5.5、Ⅰ32a工字钢分配梁计算
1)荷载计算
托架根部箱梁截面最大,故取托架根部分配梁进行计算,其纵向间距为0.6m,则内腔区域:
F=99.2×0.6=60KN。
其受力简图如下,单位:
cm。
2)内力计算
现采用midascivil软件建模进行计算如下。
弯曲应力
剪应力:
位移:
反力
3)结论
由以上计算知,Ⅰ32a工字钢横梁最大弯曲应力为78.3Mpa<[σ]=175MPa最大剪应力为22.8MPa<[τ]=100MPa,最大挠度为3mm<,均满足要求。
5.6、三角托架计算
1)荷载计算
三角托架采用2I32a工字钢双拼制作。
根据上述分配梁反力计算结果可以得单侧托架所受荷载,计算图示如图,单位cm。
2)内力验算
现采用midascivil软件建模进行计算,计算结构如下。
弯曲应力
剪力应力
位移
反力
3)结论
由以上计算知,托架最大弯曲应力为54Mpa<[σ]=175MPa最大剪应力为30.7MPa<[τ]=100MPa,最大挠度为1mm,均满足要求。
托架最大竖向反力516.9KN,水平螺纹钢拉力最大为260.2KN。
5.7、牛腿分配梁验算
根据以上计算,牛腿分配梁所受竖向力为517KN。
分配梁采用32a工字钢双拼制作,其结构形式如下所示,单位:
mm。
分配梁承压面积为A=2×9.5×400=7600mm2(不考虑肋板)
σ=F/A=517×103N/7600mm2=68MPa<240Mpa(满足要求)
5.8、牛腿计算
1)荷载计算
1组托架下牛腿荷载:
517KN,共三个牛腿,考虑同时受力,则单个牛腿承受荷载为:
N=517/3=172.3KN.牛腿结构如下,单位:
mm。
2)牛腿